- Kritische Naturgeschichte

●energiewirtschaft
●energie und klima
Energie, CO2 und Klima
Im Vorfeld des im Februar veröffentlichten
vierten IPCC-Reports wurde in einer
­Medienkampagne eine regelrechte KlimaHysterie erzeugt, die den unverwüstlichen
Hang zur Irrationalität in der Klimaschutzpolitik weiter verstärkte.
Auftakt zur Spirale des Klimahorrors war die Studie von
­Nicholas Stern – ehemaliger Chefökonom der Weltbank und
Berater von Tony Blair – (siehe Nature 444 vom 2.11.06
„A global call to arms“ und „How much will it cost to save the
world?”).
Fast alle deutschen Politiker und Parteien setzen die Energie­
wende mitsamt dem vermeintlich machbaren Klimaschutz auf
die Top-Agenda. Leichtfertig wird nicht nur der Ausstieg aus
der CO2-freien Kernenergie, sondern auch noch aus Kohle
und Öl und somit aus den Hauptsäulen unserer Energiever­
sorgung propagiert. Vorreiter in Sachen Umwelt-Ethik, Gut­
mensch, Suffizienzrevolutionär, Weltretter und Verhinderer
von Orkantiefs wie Kyrill zu sein, verspricht im Land der
„German Angst“ öffentliche Aufmerksamkeit, Macht, Wähler­
stimmen, Aktionismus, Geld und Positionen.
CO2 als Politikum
Die Klimaerwärmung durch Treibhausgase – ursprünglich ein
komplexes wissenschaftliches Thema – ist heute (insbesondere
nach der medienwirksamen Veröffentlichung der Summary
for Policymakers des vierten IPCC-Reports am 2.2.07 in
­Paris) zu einem populären Mythos und politischen Schlacht­
feld verkommen, wo profitierende Branchen, Ideologen,
­Politakteure, Nicht-Naturwissenschaftler und Nicht-Energie­
wirtschaftler glauben, sich profilieren zu können mit Forde­
rungen zur Reduzierung der Bedrohung des Weltklimas und
dies gern als Hebel nutzen, eine in ihrem Sinne bessere Welt
durchzusetzen – koste was es wolle. CO2 ist zu einem pseudo­
religiösen Synonym der geglaubten Schädigung der Umwelt
durch das industrielle Großkapital und unseren Lebensstil
18 η [energie] 0107
Dipl.-Ing. Peter Dietze
Studium der Elektro­
technik/Regelungstechnik
an der TH Darmstadt
Pensionierter Entwicklungs­
ingenieur bei Siemens
Er befasst sich seit 1987
mit der wissenschaftlichen
Analyse von Klima- und
Kohlenstoffmodellen
Ernennung zum offiziellen
Reviewer des dritten IPCCBerichts „Climate Change
2001 – The Scientific Basis“
geworden; Energienutzung ist von segensreich zu unverant­
wortlich und unerwünscht mutiert. „Nachhaltigkeit sollte den
Kapitalismus als Gesellschaftsmodell ablösen“ verkündet
Claudia Kemfert in einem taz-Artikel vom 9.10.06. Die
Transformation der Industriegesellschaft mittels Energiewende
(siehe Kolumne „Absurder Emissionshandel – CO2-Sozialis­
mus“ von Maxeiner & Miersch in Die Welt vom 9.6.06) soll
das vermeintlich dramatisch ernste Problem – abschmelzende
Alpengletscher, Anstieg des Meeresspiegels, Dürren, Über­
schwemmungen, Wirbelstürme etc. – angeblich lösen.
Der tatsächliche, geringe Einfluss des CO2 auf das Klima,
das überwiegend von der Sonnenaktivität gesteuert wird [1,
Berner], ist in der laienhaften, emotionsgeladenen medialen
Debatte nicht relevant. Vergessen sind die Kritiker (siehe
­Labohm unter www.novo-magazin.de/86/index.htm) und die
unter der Schneelast des letzten Winters eingebrochenen
­Hallendächer. Der jetzige sehr milde Winter wird propagan­
distisch als „Beweis“ für die anthropogene Erwärmung miss­
braucht – obwohl der jährliche CO2-Anstieg allenfalls
0,004 °C/a bewirkt. Der Streit mit unserer Industrie um die
Reduktion von 17 Mio. t CO2 beim NAP I ging letztlich nur
um 0,00013 °C – und unsere bis 2040 angestrebte Reduktion
um 40 % würde gemäß Energiebericht 2001 des BMWi min­
destens 250 Mrd. € kosten, jedoch nur 0,003 °C bringen (Dietze,
CNE-Magazin 3/2004). Zahllose Klimasimulationen wurden
durchgeführt, die lediglich auf angenommenen weit höheren
Sensitivitätswerten basierten. Statt Kritik erleben wir zuneh­
mend nachdrücklichere Forderungen nach drastischen vor­
sorglichen Klimaschutzmaßnahmen deren Nutzen meist in
krassem Missverhältnis zum Aufwand und wirtschaftlichen
Schaden steht.
Strittige Sensitivität
Eine „wundersame Verwandlung einer Vermutung in sicheres
Wissen“ nennt das Prof. Gerhard Schulze in seinem Artikel
„Die Klima-Hysterie“ (Die Welt vom 12.1.07, wo er auch auf
das Buch „Von der Hypothese zur Katastrophe“ von Peter
Weingart et al. eingeht. „Vermutung“ trifft eigentlich eher auf
Svante Arrhenius zu, der glaubte, die Eiszeiten seien durch
CO2 gesteuert. 1896 meinte er, eine CO2-Verdoppelung be­
0107 η [energie]
19
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Atmospheric Carbon Dioxide Concentration
and Temperature Change
9 °C?
300
Temperature Change (°C)
4
250
2
0
200
–2
Carbon dioxide (ppmv)
350
Strahlungsphysik
–4
–6
150
100
50
0
Thousands of years ago
Abb. 1: Verlauf der aus dem Vostok-Eisbohrkern
­rekonstruierten Temperatur und CO2-Konzentration
wirke 4–6 °C, korrigierte diesen Wert 1906 jedoch auf 1,6 °C.
Obwohl Arrhenius längst widerlegt war, scheint seine Hypo­
these heute in fataler Weise wieder auferstanden zu sein: Auf
der Suche nach der Verdoppelungssensitivität (d. h. Tempera­
turerhöhung im Gleichgewicht bei CO2-Verdoppelung) haben
einige Forscher – vermutlich wegen Problemen mit der Strah­
lungsphysik – den eiszeitlichen Temperatur- und CO2-Verlauf
des Vostok-Eiskerns analysiert. Dabei verwechselten sie Ur­
sache (solare Erwärmung) und Wirkung (CO2-Anstieg durch
ozeanische Ausgasung) und ermittelten irrtümlich einen dra­
matisch hohen CO2-Einfluss. Aus Abb. 1 folgt, soweit man
zunächst kein Eis-Albedo-Feedback annimmt, ein linearer,
extrem hoher Temperaturanstieg von etwa 6,5 °C für je
100 ppm – was für die heutige Konzentration etwa 9 °C, also 5
°C über dem zu 280 ppm gehörenden Wert bedeuten würde.
Dies ist bei Berücksichtigung des Solareinflusses nicht nur
etwa das 20-fache (!) der realen CO2-Sensitivität, sondern
auch insofern fehlerhaft, als die Temperatur bekanntlich nur
logarithmisch mit der CO2-Konzentration steigt – um 2,5–
3 °C (best guess von IPCC) oder um real etwa 0,7 °C (gemäß
strahlungsphysikalischer Berechnung des Verfassers) für jede
CO2-Verdoppelung, also z. B. von 140 auf 280 ppm oder von
280 auf 560 ppm. Nicht beachtet wurde bei der „Eiszeitsensi­
20 η [energie] 0107
tivität“ (vgl. Studie des PIK Potsdam vom 25.8.06 „EiszeitTest bestätigt Sorge um künftige Klimaerwärmung“, die zu
3 °C für CO2-Verdoppelung kommt) ferner die Tatsache, dass
in den meisten Fällen die CO2-Konzentration gegenüber der
durch das Sauerstoff-Isotopenverhältnis bestimmten Tempe­
raturänderung um etliche Jahrhunderte verzögert war, also
nicht ursächlich gewesen sein kann. Abb. 1 wird jedoch selbst
heute noch von maßgeblichen Klimaforschern als Beleg dafür
angeführt, dass vom CO2 eine ernste Gefahr für das globale
Klima droht, sofern die Emissionen nicht drastisch vermindert
werden. Manche Klimatologen, die irrtümlich noch von einer
extrem langen, etwa 10-fachen Verweildauer des emissions­
bedingten CO2-Anstiegs ausgehen, fordern deshalb gar eine
völlig unrealistische Reduktion auf etwa 0–10 % bis zum Jahr
2100.
Dass Treibhausgase wie H2O, CO2, CH4 und FCKW durch
Zurückhaltung (d. h. Absorption und folgende thermische ­ReEmission) der Infrarot-Abstrahlung des Bodens prinzipiell
wegen Verminderung der Strahlungskühlung durch Gegen­
strahlung zu einer Erwärmung führen, ist mit Sicherheit keine
Vermutung, sondern eine physikalische Tatsache. Bei kaum
einem Treibhausgas wurden im Labor die Absorptionsspektren
als Berechnungsgrundlage so präzise gemessen wie für CO2
(siehe auch das offizielle IPCC-TAR-Review „IPCC’s most
essential errors“ vom Verfasser unter www.john-daly.com/
forcing/moderr.htm). Mit HITRAN-Spektren und dem Lam­
bert-Beer-Gesetz kann bei einem mittleren vertikalen Strah­
lungsfluss von 0,38 W/m²/cm–1 im 15 µm-Bereich für 360 ppm
CO2 eine Absorption von 74 W/m² berechnet werden.
Im Gleichgewicht wird jeweils grob die Hälfte davon, also
37 W/m² (ohne Wolken und Wasserdampfüberlappung) nach
oben und unten thermisch re-emittiert. Die tatsächliche Zu­
rückhaltung der Infrarot-Abstrahlung der Erde von 27 W/m²
im 15 µm-Bereich bei klarem Himmel (mit Wasserdampf­
überlappung) wurde durch Satelliten gemessen – eine ent­
sprechende Infrarot-Strahlung konnte auch aus dem atmo­
sphärischen CO2 in Richtung Boden gemessen werden. Diese
Gegenstrahlung (deshalb so genannt weil sie Energie entge­
gen dem Temperaturgradienten transportiert, woraus manche
Kritiker irrtümlich einen Widerspruch zum 2. Hauptsatz
­ableiten) existiert also tatsächlich. Da sie vom Boden absor­
biert wird, führt sie hier auch zu einer erhöhten Temperatur,
was für den natürlichen Treibhauseffekt des CO2 etwa 9 °C
ausmacht.
Dieser physikalische Effekt ist real, umstritten ist jedoch die
zusätzliche Erwärmung am Boden bei einer Verdoppelung der
CO2-Konzentration. Manche Kritiker glauben, die Absorpti­
onsspektren des CO2 seien bereits weitestgehend gesättigt und
Abgesehen von der „Eiszeitsensitivität“ ist auch der von IPCC
angenommene sehr geringe Beitrag der Solaraktivität Grund
für die starke Überschätzung des CO2-Einflusses, da natürlich
die beobachtete Erwärmung auf die Treihausgase und die
Sonne aufgeteilt werden muss. Von IPCC-Forschern wird
hartnäckig bisher nur der wesentlich geringere direkte Effekt
der Sonne berücksichtigt, der meist nur im Bereich von zehn­
tel Prozent liegt („Variations in solar luminosity and their
­effect on the Earth’s climate” Foukal, Fröhlich, Spruit &
­Wigley in Nature 443, 14.9.06).
Der indirekte Solareffekt, bedingt durch die vom solaren
Magnetfeld abgelenkte kosmische Partikelstrahlung und die
dadurch verringerte Wolkenbedeckung [2, Svensmark], ist
­jedoch fast um den Faktor vier höher, womit sich der Solarein­
fluss nahezu verfünffacht und der CO2-Einfluss hiermit um
den Faktor 3,5 auf etwa 0,8 °C für CO2-Verdoppelung verrin­
gert wird (Abb. 2). Man kann davon ausgehen, dass von der
globalen Erwärmung um etwa 0,7 °C seit 1880 knapp 60 %
auf solare Aktivität zurückzuführen ist. Von den verbleibenden
40 % sind nur wiederum etwa 60 % dem CO2 anzulasten. Dar­
aus folgt, dass bisher nur etwa ein Viertel der Erwärmung,
also 0,18 °C (!), auf den CO2-Anstieg zurückgeht.
Symbolwert Kyoto
Dass CO2 den behaupteten sehr starken Einfluss auf das
­Klima haben soll, wird auch dadurch widerlegt, dass zwischen
1940 und 1975 die Temperatur global um etwa 0,2 °C fiel
+0,2
–0,0
–0,2
–0,4
1880
1900
1920
1940
1960
1980
2000
Abb. 2: Einfluss von Treibhausgasen (GHG) und
Solaraktivität – Regressionsanalyse
(Baliunas, Soon und Posmentier,1998, vom Verfasser ergänzt)
CO2 concentration 1840–1995–2150
ppm
700
GtC/a
20
650
18
600
16
550
14
500
12
450
10
400
8
350
6
300
4
250
2
200
0
1840
1855
1870
1885
1900
1915
1930
1945
1960
1975
1990
2005
2020
2035
2050
2065
2080
2095
2110
2125
2150
Solaraktivität
Temperature Anomaly (°C)
führen noch als Argument an, die untere Troposphäre erwärme
sich im Mittel praktisch nicht, wie Satellitenmessungen zeigen
– also könne doch weder die Absorption noch die erwärmende
Gegenstrahlung zunehmen. Beide Argumente sind jedoch zu
widerlegen: Gesättigt ist nur der Kernbereich des CO2-„Ab­
sorptionstrichters“. Im Flankenbereich werden jeweils etwa
7,4 W/m² zusätzlich bei CO2-Verdoppelung absorbiert, was zu
etwa 3,7 W/m² mehr Gegenstrahlung („Strahlungsantrieb“)
führt. Dazu muss sich die Troposphäre nicht unbedingt er­
wärmen, weil die Emissivität ansteigt (unten erwärmt sie sich
jedoch, während sie sich weiter oben abkühlt). Wenn man die
spektrale Wasserdampfüberlappung des CO2 berücksichtigt,
die Verringerung des CO2-Effekts durch Wolkenbedeckung
sowie eine gegen den überhöhten IPCC-Faktor halbierte Ver­
stärkung durch Wasserdampf, gelangt man zu einer Tempera­
turerhöhung von etwa 0,7 °C für CO2-Verdoppelung (Ver­
fasser) soweit sonstige Parameter, wie z. B. Wolkenbedeckung
und Konvektion als unverändert angenommen werden. Diese
Sensitivität beträgt etwa ein Viertel (!) des meistens bei
IPCC-Modellrechnungen benutzten Werts.
Abb. 3: Vergleichsrechnung des Emissionsszenarios IS92aD
mit einer IPCC-Simulation sowie maximale CO2- und Temperaturanstiege (Dietze, 2002).
Parameter: T=1/e-Zeitkonstante, BF=Anteil der Atmosphäre
am schnellen Puffer. Für T= ∞ entspricht BF der airborne
fraction
während die Emissionen von 1,8 Mrd. tC/a auf etwa 6,8 Mrd.
tC/a, d.h. auf fast 400 % (!) anstiegen. Da mutet es befremd­
lich an, wenn das Kyoto-Protokoll mit ein paar Prozent Re­
duktion ein erster Schritt zur Stabilisierung des Klimas sein
soll. Kyoto bringt nach Tom Wigley nur 0,07 °C. Ohne den
um einen Faktor 4 überschätzten CO2-Einfluss wären es
knapp 0,02 °C und ohne die USA sind es tatsächlich kaum
0,01 °C. Kyoto hat also nur symbolischen Wert und erscheint
daher (mit der Etablierung der kostspieligenCO2-Restriktions­
bürokratie) lediglich als eine erzieherische Maßnahme. Folg­
lich wurden auch im FAZ-Kommentar vom 10.2.07 („Teure
Woche“) unsere Klimaschutzaktivitäten als wirkungslos be­
zeichnet – und den Umweltpolitikern das Bestreben vorge­
0107 η [energie]
21
●energiewirtschaft
●energie und klima
» Global warming
ist ein Mythos,
Václav Klaus
und ich denke, dass jeder ernsthafte Mensch
und Wissenschaftler dies auch sagt. Es ist
nicht in Ordnung, sich auf das UN-Gremium zu ­berufen.
IPCC ist kein ­wissenschaftliches Gremium: es ist eine politische ­Institution, eine Art Nicht-Regierungs­Organisation mit ­grünem Charakter. Es ist kein Forum
von neutralen ­Wissenschaftlern oder eine ausgewogene
Gruppe von Wissenschaftlern. Seine Mitglieder sind
­politisierte Wissen­schaftler, die sich mit einseitiger
­Meinung und mit einseitigem Auftrag dort einfinden.
­Somit ist es ein ­unwürdiger Unfug, dass die Leute nicht
auf den fertigen ­Report warten, der Mai 2007 erscheint,
sondern in solch übertriebener Weise auf die Zusammenfassung für ­Politiker SPM reagieren, bei dem alle wenn
und aber ­herausgestrichen, gelöscht sind und durch
übermäßig vereinfachte Thesen ersetzt sind.
Das ist eindeutig ein unglaubliches Versagen vieler Leute,
vom Journalisten bis zu Politikern… Wenn die Europäische
Kommission prompt auf solch einen Trick hereinfällt, ist
das ein weiterer sehr guter Grund dafür, dass die Staaten
selbst und nicht die Kommission über solche Dinge entscheiden sollten. «
Václav Klaus, Präsident der Tschechischen Republik
worfen, „Deutschland wieder zum armen aber sauberen Agrar­
staat zu machen“.
Anstatt über eine Verschärfung von Kyoto nachzudenken,
dürfte eher eine realistische Berechnung der CO2-Konzentra­
tion und des Temperaturanstiegs von Interesse sein. Sinnvoll
erscheint die Annahme, dass global bis 2030 der Energie­
bedarf ohne nennenswerte Emissionsminderungen steigt, aber
danach bis 2150 die Nutzung fossiler Energieträger beim Ein­
satz von Thoriumbrütern (die allein den Energiebedarf der
Menschheit für gut 5000 Jahre decken könnten) sowie ggf.
Fusionsreaktoren soweit zurückgeht, dass die wirtschaftlich
voraussichtlich nutzbaren, konventionellen Reserven von etwa
1300 GtC verbraucht werden. Hierzu wurde vom Verfasser
aus dem Szenario IS92a eine Variante IS92aD erstellt und mit
einem Kohlenstoffmodell berechnet (Abb. 3). Als zentraler
Parameter wird hier für die CO2-Konzentration eine mittlere
Verweilzeit von 55 Jahren (d. h. eine Halbwertszeit von 38
Jahren) benutzt. Dieser Parameter konnte vom Verfasser rela­
tiv leicht anhand der globalen C-Flüsse und mit einem ein­
22 η [energie] 0107
fachen Wasserkastenmodell ermittelt werden [3, Dietze], siehe
auch www.schulphysik.de/dietze2004.pdf sowie www.johndaly.com/dietze/cmodcalc.htm.
Da IPCC-Modellierungen – wie vom Verfasser anhand von
Vergleichsrechnungen nachgewiesen werden konnte – intern
eine etwa um den Faktor zehn (!) zu hohe Verweilzeit benut­
zen, ist der CO2-Anstieg real erheblich geringer. Er beträgt
lediglich 470 ppm anstatt 630 ppm bei der IPCC-Simulation
(Abb. 3). Mit den voraussichtlich nutzbaren konventionellen,
fossilen Reserven kann also eine Konzentrationsverdoppelung
keinesfalls erreicht werden. Die maximal gegenüber dem vor­
industriellen Wert erreichte Temperaturerhöhung im Gleich­
gewicht beträgt (mit ­¼ der IPCC-Sensitivität, d. h. 0,7 °C für
CO2-Verdoppelung) lediglich 0,52 °C. Die IPCC-Simulation
ergibt einen 6-fach höheren Wert von 3,2 °C. Auch der Che­
miker und Spektroskopiker Heinz Hug hat sich in seinem
Buch „Die Angsttrompeter“ [4, Hug] diesen Erkenntnissen
angeschlossen. Insbesondere hat er eine Ursache für die bei
IPCC weit überhöhte Erwärmung, nämlich die unrealistische
Annahme einer extrem hohen Wasserdampfrückkopplung,
dargestellt.
CO2 & EVU
Es erhebt sich schließlich die Frage, warum unsere Energie­
versorger sowie energieintensive Industrien sich trotz erkenn­
barer Tendenzen zur Deindustrialisierung und in Anbetracht
der trotz Wirtschaftswachstum zu erwartenden Emissions­
beschränkungen im NAP 2008-12 bisher nicht bemüht ­haben,
gegenüber dem Umweltminister und der EU-Kommission
wissenschaftliche Argumente der Treibhauskritiker zu ver­
treten, die zahlreich im Internet verfügbar sind. Zumindest
könnte man auf einer unabhängigen, wissenschaftlich
­fundierten Klärung bestehen. Möglicherweise bestand die
Meinung, die Kritiker seien nicht ernst zu nehmen oder man
hoffte, genügend gewinnsteigernde CO2-Zertifikate kostenlos
zu erhalten. Beides dürfte zunehmend in Frage zu stellen
sein.
● Dipl.-Ing. Peter Dietze ● [email protected]
Literatur
[1] Berner, U., Streif, H-J. Klimafakten. Schweizerbart, Stuttgart (2004)
[2]Svensmark, H., Calder, N. The Chilling Stars. A New Theory of Climate Change.
Icon Books, Cambridge (2007)
[3]Dietze, P. Deutschland auf dem Weg in ein nachhaltiges Energiedilemma. MM,
Hrsg. Prof. em. Hermann Schneider, Heidelberg (Nov. 2003)
[4] Hug, H. Die Angsttrompeter. Signum-Verlag, München (2006)